(57)【要約】【課題】本発明は、特定のフィルム配線基板を剥離したあとの基板に残存する接続部材を完全、かつ確実に除去するとともに、特定フィルム配線基板の近傍に接続されるフィルム配線基板の接続信頼性を低下させることなく、基板の再利用化を円滑に図れるようにした半導体モジュールのリペア方法およびリペア装置を提供する。【解決手段】半導体モジュールのリペア方法として、不良・不要の特定フィルム配線基板１Ａを基板Ｋから剥離する剥離工程と、フィルム配線基板を剥離したあとの基板部位に接着剤１０を備えた被着体９を圧着するとともに加熱し基板に残存する接続部材４を溶融軟化させる軟化工程と、基板に残存する接続部材を接着剤を介して被着体に転写させ基板から残存接続部材を除去する再生工程と、剥離工程と軟化工程および再生工程中に特定フィルム配線基板の近傍部位に接続されるフィルム配線基板を冷却してフィルム配線基板に対する遮熱をなす遮熱工程とを具備する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に、接続部材を介して複数のフィルム配線基板が接続される半導体モジュールを対象として、
不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板を前記基板から剥離する剥離工程と、
前記フィルム配線基板を剥離したあとの前記基板部位に、接着剤を備えた被着体を圧着するとともに加熱し、前記基板に残存する接続部材を溶融軟化させる軟化工程と、
この軟化工程で残存の接続部材を軟化させたあと、前記基板から前記被着体を剥離し、基板に残存する接続部材を接着剤を介して被着体に転写させ、基板から残存接続部材を除去する再生工程と、
前記剥離工程と軟化工程および再生工程中に、前記特定フィルム配線基板の近傍部位に接続されるフィルム配線基板に対する遮熱をなす遮熱工程と
を具備することを特徴とする半導体モジュールのリペア方法。
【請求項２】
前記基板と前記フィルム配線基板とを接続する前記接続部材は、異方性導電接着剤（ＡＣＦ）であることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュールのリペア方法。
【請求項３】
前記被着体に備えられる前記接着剤の接着強度は、前記基板と前記フィルム配線基板とを接続する前記接続部材の接着強度よりも大であることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の半導体モジュールのリペア方法。
【請求項４】
基板に、接続部材を介して複数のフィルム配線基板が接続される半導体モジュールを対象として、
不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板を前記基板から剥離する剥離機構と、
前記フィルム配線基板を剥離したあとの前記基板部位を圧着するとともに加熱し、前記基板に残存する接続部材を溶融軟化させる、接着剤を備えた被着体と、
前記被着体を前記基板から剥離し、基板に残存していた接続部材を前記接着剤を介して被着体に転写させ、基板から残存接続部材を除去する再生機構と、
前記特定フィルム配線基板の近傍部位に接続されるフィルム配線基板に対する遮熱をなす遮熱機構と
を具備することを特徴とする半導体モジュールのリペア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に接続部材を介して複数のフィルム配線基板が接続される半導体モジュールを対象とし、不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板を除去したあとの基板を再利用するための半導体モジュールのリペア方法およびリペア装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶パネルモジュールや半導体モジュール等を組立るのに、基板に形成される配線パターンに対し、異方性導電接着剤（ＡＣＦ）などの接続部材を介してフィルム配線基板（ＴＣＰ）を接続する工程がある。前記フィルム配線基板は基板に対して複数接続されていて、しかもフィルム配線基板相互の間隔は極くわずかでしかない。  
専用の装置を用いて基板にフィルム配線基板を接続するので、本来はフィルム配線基板の接続位置がずれることはない。しかしながら、何らかの悪性事情が起因して、基板の配線パターンに対するフィルム配線基板の接続位置にずれが生じる場合がある。複数のうち、１つのフィルム配線基板に位置ずれがあっても、その基板を備えた半導体モジュールは不良品扱いをされる。
【０００３】
あるいは、全てのフィルム配線基板が正しく基板に接続されたとしても、フィルム配線基板に搭載される半導体素子や回路に不良が発見されると、その基板は製品として採用されない。いずれにしても、その半導体モジュールは廃棄され、生産歩留まりが低下してコストに悪影響を与える。  
［特許文献１］には、不良あるいは不要となった液晶表示装置の液晶パネルから、接続部材を介して接続しているフィルム配線基板を剥離し、剥離したフィルム配線基板に付着している接続部材を除去して、そのフィルム配線基板を再生する、半導体素子搭載のフィルム配線基板のリサイクル方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の［特許文献１］を用いて剥離したフィルム配線基板を再生したとしても、そのフィルム配線基板を除去したあとの基板部位には接続部材が残存している。この残存接続部材のみを用いて、あるいは残存接続部材の上に新たな接続部材を加えて、新たなフィルム配線基板を接続することはない。  
すなわち、このような手段を用いれば、当然ながら、新たなフィルム配線基板の基板に対する接続の信頼性が損なわれてしまう。新たなフィルム配線基板を接続する前に、基板に残存する接続部材を完全に除去できない限り、この基板を廃棄することとなり、生産歩留りの低下を避けられない。
【０００６】
そこで、基板に残存する接続部材を完全に除去する方法と装置が求められている。この状態で留意すべき点は、既に、基板に複数のフィルム配線基板が接続部材を介して接続されていることである。単純に［特許文献１］の技術を用いて、基板に残存する接続部材を除去しようとすると、基板部位に熱を加えなければならない。  
図８は、横軸に温度をとり、縦軸に接着強度をとった接着剤の特性図である。残存の接続部材を除去すべく基板部位に熱を加えていくと、その周辺のフィルム配線基板の接続部に伝熱して温度が上昇する。なお加熱を継続すると、接続部材が軟化して接続強度が低下し、接続信頼性が低下してしまう。
【０００７】
［特許文献１］の技術に代って、フィルム配線基板の接続部に対する熱影響をともなわない手段が考えられている。たとえば、基板に残存した接続部材を機械的に削り取ったり、有機洗浄剤で残存接続部材を洗浄して溶解させ、そのあと払拭除去するなどの化学的な処理をなすことである。  
しかしながら、基板には複雑な形状の配線パターンが設けられていて、これら配線パターン上の、もしくは配線パターン相互間の残存接続部材のみを機械的に削り取ることは不可能である。また、有機洗浄剤は溶剤であるから、溶剤が近傍のフィルム配線基板接続部に拡大し浸透してしまい、その接続部の接続信頼性を低下させる虞れがある。
【０００８】
本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、基板に接続部材を介して複数のフィルム配線基板が接続される半導体モジュールを対象とし、不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板を剥離したあとの基板に残存する接続部材を完全、かつ確実に除去するとともに、特定フィルム配線基板の近傍に接続されるフィルム配線基板の接続信頼性を低下させることなく、基板の再利用化を円滑に図れるようにした半導体モジュールのリペア方法およびリペア装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を満足するため本発明の半導体モジュールのリペア方法は、基板に接続部材を介して複数のフィルム配線基板が接続される半導体モジュールを対象として、不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板を基板から剥離する剥離工程と、フィルム配線基板を剥離したあとの基板部位に接着剤を備えた被着体を圧着するとともに加熱し基板に残存する接続部材を溶融軟化させる軟化工程と、残存の接続部材を軟化させたあと基板から被着体を剥離し基板に残存する接続部材を接着剤を介して被着体に転写させ基板から残存接続部材を除去する再生工程と、剥離工程と軟化工程および再生工程中に特定フィルム配線基板の近傍部位に接続されるフィルム配線基板に対する遮熱をなす遮熱工程とを具備する。
【００１０】
上記目的を満足するため本発明の半導体モジュールのリペア装置は、基板に接続部材を介して複数のフィルム配線基板が接続される半導体モジュールを対象として、不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板を基板から剥離する剥離機構と、フィルム配線基板を剥離したあとの基板部位を圧着するとともに加熱し基板に残存する接続部材を溶融軟化させる接着剤を備えた被着体と、被着体を基板から剥離し基板に残存していた接続部材を接着剤を介して被着体に転写させ基板から残存接続部材を除去する再生機構と、特定フィルム配線基板の近傍部位に接続されるフィルム配線基板に対する遮熱をなす遮熱機構とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、特定のフィルム配線基板を剥離したあとの基板に残存する接続部材を完全、かつ確実に除去するとともに、特定フィルム配線基板の近傍に接続されるフィルム配線基板の基板に対する接続信頼性を低下させることなく、基板の再利用化を円滑に図れるなどの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。  
図１〜図３は、半導体モジュールのリペア方法とリペア装置に係る第１の実施形態を順に示す図である。  
図１の前の状態では、基板上に、複数のフィルム配線基板（ＴＣＰ）が互いに狭小の間隙を存し、異方性導電接着剤（ＡＣＦ）である接続部材を介して接続されて半導体モジュールを構成している。前記フィルム配線基板は複数の半導体素子および回路を搭載していて、基板に形成される配線パターンに対して電気的に導通状態にある。
【００１３】
完成した半導体モジュールを検査した結果、特定のフィルム配線基板が基板の配線パターンに対して正しく接続されておらず、位置ずれしていることが判明した。もしくは、全てのフィルム配線基板が正しく接続されているが、特定のフィルム配線基板に搭載する半導体素子もしくは回路が不良であることが判明した。  
そのままでは基板ごと不良品となるので、特定したフィルム配線基板を基板から除去し、新たなフィルム配線基板を基板に接続部材を介して接続する。ただし、特定のフィルム配線基板を剥離したあとの基板部位には、そのフィルム配線基板を基板に接続していた接続部材が残存するので、これを完全除去する。
【００１４】
図１において、基板Ｋの中央部に不良あるいは不要であるフィルム配線基板１Ａが特定され、この特定フィルム配線基板１Ａに対して後述する処置をなしている。前記特定フィルム配線基板１Ａを、ここでは「第１のフィルム配線基板」と呼ぶ。  
また、左右両側部は、基板Ｋに対し正確な位置に接続され、正しく機能すると認められたフィルム配線基板１Ｂであり、前記第１のフィルム配線基板１Ａに対する処置にともなって後述する処置をなしている。これらフィルム配線基板１Ｂを、ここでは「第２のフィルム配線基板」と呼ぶ。
【００１５】
前記基板Ｋとフィルム配線基板１についてなお説明すると、複数のフィルム配線基板１が基板Ｋの同一面に接続されて、半導体モジュールＳが構成される。前記基板Ｋは、たとえば厚さが０．６ｍｍ程度のガラスエポキシ樹脂材からなり、この基板Ｋの主面上に１８μｍ程度の銅材からなる配線パターン２が形成されている。  
また、前記フィルム配線基板１は、厚さ１０μｍ程度の合成樹脂製フィルムからなり、この主面上には厚さ１２μｍ程度の銅材からなる配線パターン３が形成されている。これら基板Ｋと複数のフィルム配線基板１の配線パターン２，３相互は、異方性導電接着剤（ＡＣＦ）である接続部材４を介して接続されている。
【００１６】
図１は、前記第１のフィルム配線基板１Ａに対して、剥離機構５を用いて剥離工程をなす状態を示している。前記第２のフィルム配線基板１Ｂに対しては、それぞれ遮熱機構７を用いて遮熱工程をなしている。  
はじめに剥離機構５を用いた剥離工程から説明すると、剥離機構５として内部に図示しないヒーター等の発熱体を備え、それ自体が高温度を保持するよう制御された加熱ツールが用いられている。そして、前記加熱ツール５は第１のフィルム配線基板１Ａの平面面積よりもわずかに大である平面面積を備え、所定の加圧力をもって第１のフィルム配線基板１Ａに接触する。
【００１７】
第１のフィルム配線基板１Ａを基板Ｋに接続する接続部材４が充分に溶融軟化する時間を設定しておき、そのあと加熱ツール５を上昇駆動する。前記加熱ツール５は図示しない把持手段を備え、もしくは真空ポンプに接続される吸引手段を備えていて、上昇駆動にともなって第１のフィルム配線基板１Ａを基板Ｋから剥離する。  
この状態で、第１のフィルム配線基板１Ａに形成される配線パターン３と接続部材４の一部は、第１のフィルム配線基板１Ａとともに基板Ｋから剥離される。基板Ｋ側には、基板Ｋに形成される配線パターン２と接続部材４の一部が残る。
【００１８】
剥離した第１のフィルム配線基板１Ａにおいて、搭載する半導体素子および回路が正常であれば、たとえば前述の［特許文献１］の技術を用いて接続部材４を除去し再生すればよい。半導体素子および回路が不良であれば、その第１のフィルム配線基板１Ａは廃棄される。  
一方、第２のフィルム配線基板１Ｂに対して処置する遮熱機構７は、所定の重量を備えた加圧ツールであって、この加圧ツールを第２のフィルム配線基板１Ｂ上に載置し加圧することにより、第２のフィルム配線基板１Ｂとともに接続部材４が積極的に冷却され、遮熱工程が行われる。
【００１９】
すなわち、前記第１のフィルム配線基板１Ａに対して剥離工程をなしている間、加熱ツール５から周囲へ熱が放散される。第２のフィルム配線基板１Ｂは第１のフィルム配線基板１Ａに近接して設けられる以上、加熱ツール５の熱を受け易い条件下にある。第２のフィルム配線基板１Ｂに対して何らの処置もなさず、そのまま放置していれば、第２のフィルム配線基板１Ｂも温度上昇し接続部材４の溶融軟化を招いてしまう。  
そこで、第２のフィルム配線基板１Ｂに加圧ツール７を載置することで、第２のフィルム配線基板１Ｂの温度上昇分を加圧ツール７が吸収し、かつ放散する。したがって、第１のフィルム配線基板１Ａを基板Ｋから剥離する際の影響が、第２のフィルム配線基板１Ｂと接続部材４に及ぶことがない。しかも、所定の加圧力が第２のフィルム配線基板１Ｂを介して接続部材４に掛かるので、接続部材４の浮きを防止する。
【００２０】
図２では、前記第１のフィルム配線基板１Ａを剥離したあとの基板Ｋ部位に対し、加熱ツール５とともに被着体９を用いた軟化工程を示している。前記第２のフィルム配線基板１Ｂに対しては、それぞれ加圧ツール７を用いた遮熱工程が継続される。  
前記加熱ツール５は、図１の剥離工程に用いた加熱ツール５をそのまま用いてもよく、あるいは被着体９を取付けて一体化した専用の加熱ツール５を用意してもよい。前記被着体９は、たとえば粗面銅箔などの伝熱性に優れ、かつ表面が粗面に形成される材料からなる。
【００２１】
被着体９の下面には、異方性導電接着剤（ＡＣＦ）などの接着剤をフィルム状に圧延した接着性フィルム１０が備えられる。前記接着性フィルム１０は、その接着強度が基板Ｋと各フィルム配線基板１とを接続する接続部材４の接続強度よりも大であるものが選択される。  
軟化工程は、下面側に接着性フィルム１０を備えた被着体９を、前記第１のフィルム配線基板１Ａを剥離したあとの基板Ｋ部位に置くとともに、前記被着体９上に加熱ツール５を載置して、被着体９を加熱し、かつ加圧することで行われる。
【００２２】
加熱ツール５の加熱・加圧作用を継続すれば、被着体９を介して接着性フィルム１０が加熱され、さらにこの接着性フィルム１０と密着状態にある基板Ｋに残存する接続部材４と、配線パターン２および基板Ｋ一部が加熱される。  
所定時間が経過すると、加熱ツール５の熱を吸収した接着性フィルム１０と接続部材４が溶融し軟化する。このときも第２のフィルム配線基板１Ｂに対して遮熱工程が継続されているから、軟化工程中であっても加熱ツール５の熱が第２のフィルム配線基板１Ｂと接続部材４に影響することがなく、かつ接続部材４の浮きが防止される。
【００２３】
つぎに、図３に示す再生機構１２を用いた再生工程に移行する。この再生工程は、接着性フィルム１０と接続部材４を軟化工程で充分に軟化させたあと行われていて、前記再生機構１２は軟化工程で用いられた加熱ツール５と被着体９を含み、これらを上昇駆動して基板Ｋから離間させる機構から構成される。  
前述したように、被着体９に備えられる接着性フィルム１０の接着強度は、接続部材４の接続強度よりも大であるから、基板Ｋに残存している接続部材４は接着性フィルム１０に接着して基板Ｋと配線パターン２から剥離される。すなわち、残存接続部材４は、接着性フィルム１０を介して被着体９に転写され、基板Ｋからは完全に除去される。
【００２４】
基板Ｋ部位には配線パターン２のみが残されて、新たなフィルム配線基板１の接続を待機することとなる。一方、この再生工程中にあっても第２のフィルム配線基板１Ｂに対する遮熱工程が継続され、加熱ツール５から第２のフィルム配線基板１Ｂへ直接的な熱影響を阻止するとともに、加熱ツール５から基板Ｋを介して第２のフィルム配線基板１Ｂへ間接的な熱影響を阻止する。  
このようにして、本発明の半導体モジュールのリペア方法とリペア装置を用いることにより、不良あるいは不要である特定のフィルム配線基板１Ａを基板Ｋから剥離したあとに残る接続部材４の完全除去を可能とし、かつこの除去作用にともなう正常なフィルム配線基板１Ｂに対する熱影響を防止し、接続の信頼性を確実に保持することができる。
【００２５】
なお、第１の実施の形態では第２のフィルム配線基板１Ｂに対する遮熱工程をなす遮熱機構７として、加圧ツールを用いたがこれに限定されるものではなく、以下に述べる第２の実施の形態における遮熱機構７Ａであってもよい。  
図４〜図６は、本発明における第２の実施の形態を順に示している。すなわち、図４は第１のフィルム配線基板１Ａに対する剥離工程、図５は同じく軟化工程、図６は同じく再生工程を示していて、以上は先に第１の実施の形態で説明した工程と全く同一であるので、ここでは同番号を付して新たな説明は省略する。
【００２６】
また、第２のフィルム配線基板１Ｂにおいては、第１のフィルム配線基板１Ａに対する上記工程中に継続して遮熱工程をなすことは変りがないが、遮熱機構７Ａとして、ここでは常温もしくは低温のエアーを加圧して噴射するエアーノズルを用いている。前記エアーノズル７Ａから第２のフィルム配線基板１Ｂへ向けてエアーを噴射し、第２のフィルム配線基板１Ｂとその近傍を積極的に冷却する。  
このことで、第２のフィルム配線基板１Ｂを基板Ｋに接続する接続部材４の温度上昇を阻止し、強度低下を抑制して浮きの防止を図り、第１のフィルム配線基板１Ａを剥離したあとの基板Ｋに残存する接続部材４を除去する工程中に熱影響を受けずにすみ、接続の信頼性を保持する。
【００２７】
図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明における第３の実施の形態での半導体モジュールＳａに対するリペア方法とリペア装置を説明する図である。  
前記半導体モジュールＳａとして、基板Ｋａの両面に配線パターン２が形成されており、それぞれの面の配線パターン２にフィルム配線基板１の配線パターン３が接続部材４を介して接続されている。そして、たとえば図の上面側のフィルム配線基板１が上述の第１のフィルム配線基板１Ａであり、下面側のフィルム配線基板１が第２のフィルム配線基板１Ｂの場合に適用される。  
図７（Ａ）に示すように、第２のフィルム配線基板１Ｂを金属ブロックなどの遮熱機構７Ｂ上に載置し、第１のフィルム配線基板１Ａに対して加熱ツールである剥離機構５を降下する。そして、加熱ツール５を第１のフィルム配線基板１Ａに密着し加圧状態で所定時間加熱したあと、図７（Ｂ）に示すように第１のフィルム配線基板１Ａを基板Ｋａから剥離する剥離工程をなす。
【００２８】
このとき、加熱ツール５の熱が第１のフィルム配線基板１Ａと基板Ｋａを介して第２のフィルム配線基板１Ｂに伝達したとしても、この第２のフィルム配線基板１Ｂを載置する遮熱機構７Ｂが熱を吸収して第２のフィルム配線基板１Ｂと接続部材４の温度上昇を阻止する。したがって、第２のフィルム配線基板１Ｂの基板Ｋａに対する接続の信頼性が確実に保持されることは、ここでも変りがない。  
これ以降、軟化工程と再生工程が行われるが、作用的に先の実施の形態と全く同一であるので説明は省略する。したがって、第１のフィルム配線基板１Ａが剥離されたあと基板Ｋａに残存する接続部材４が完全に除去された状態でも、第２のフィルム配線基板１Ｂの基板Ｋａに対する接続の信頼性が損なわれることはない。
【００２９】
なお、各実施の形態において、前記剥離工程では接続部材４を加熱するのに加熱ツール５を用い、前記軟化工程では被着体９と接着性フィルム１０および残存接続部材４を加熱するのに加熱ツール５を用いたが、これに限定されない。  
たとえば、ホットエアーを噴出することや、レーザ光を照射するなどの加熱手段であっても可能である。すなわち、加熱ツール５では被加熱物に対して接離駆動し、かつ接触した状態で加圧する機構が必要であるのに対して、前記加熱手段は被加熱物に対して非接触状態で加熱できるので、機構的に簡素となり有利である。
【００３０】
なお、上述の実施形態において、フィルム配線基板１を剥離した基板Ｋ，Ｋａの再生方法を説明しているが、これに限定されるものではなく、剥離したフィルム配線基板１Ａや液晶表示装置など、接続部材４を介して接続された基板であれば、リペア部以外の接合部の接続信頼性を低下させることなく、基板を再利用することができる。  
さらに、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係る、半導体モジュールのリペア方法での剥離工程を説明する図。
【図２】同第１の実施の形態に係る、軟化工程を説明する図。
【図３】同第１の実施の形態に係る、再生工程を説明する図。
【図４】本発明における第２の実施の形態に係る、半導体モジュールのリペア方法での剥離工程を説明する図。
【図５】同第２の実施の形態に係る、軟化工程を説明する図。
【図６】同第２の実施の形態に係る、再生工程を説明する図。
【図７】本発明における第３の実施の形態に係る、半導体モジュールのリペア方法での開始時の説明図と、剥離工程の説明図。
【図８】接着剤の特性図。
【符号の説明】
【００３２】
Ｋ，Ｋａ…基板、４…接続部材、１…フィルム配線基板、１Ａ…第１のフィルム配線基板、１Ｂ…第２のフィルム配線基板、１０…接着性フィルム（接着剤）、９…被着体、５…加熱ツール（剥離機構）、１２…再生機構、７…加圧ツール（遮熱機構）、７Ａ…エアーノズル（遮熱機構）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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